JP6487755B2 - Load correction apparatus, load correction method, mounting apparatus, and mounting method - Google Patents
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Description
本発明は、荷重補正装置、荷重補正方法、実装装置及び実装方法に関する。 The present invention relates to a load correction device, a load correction method, a mounting device, and a mounting method.
従来、半導体チップを実装する実装装置は、チップカセット上に載置してある半導体チップをボンディングヘッドで吸着し、吸着した半導体チップを基板上に実装する。その際、半導体チップの実装装置は、ボンディングヘッドの先端に設置されているヒータで半導体チップの裏面にあるバンプを加熱溶解し、所定の荷重で基板上に熱圧着させる。 2. Description of the Related Art Conventionally, a mounting apparatus for mounting a semiconductor chip sucks a semiconductor chip placed on a chip cassette with a bonding head and mounts the sucked semiconductor chip on a substrate. At that time, the semiconductor chip mounting apparatus heats and melts the bumps on the back surface of the semiconductor chip with a heater installed at the tip of the bonding head, and thermocompresses the bumps on the substrate with a predetermined load.
近年、半導体デバイスの小型化により、半導体チップの裏面に形成されたバンプは、非常に小さくなり、バンプ間のピッチも非常に狭くなっている。したがって、半導体チップの実装装置は、半導体チップを基板上に熱圧着するときの荷重(以下、「圧着荷重」という。)が想定している荷重よりも大きくなった場合、隣接するバンプ同士が接触してしまい、端子間のショートが生成する。また、半導体チップの実装装置は、半導体チップを基板上に熱圧着するときの荷重が想定している荷重よりも小さくなった場合、バンプが基板の端子に対して十分に熱圧着されず、バンプと基板の両端子の間の非接触による導通不良や強度不足が発生する可能性がある。したがって、半導体チップの実装装置では、より正確に半導体チップに対して圧着荷重を制御することが必要である。 In recent years, with the miniaturization of semiconductor devices, the bumps formed on the back surface of the semiconductor chip have become very small, and the pitch between the bumps has also become very narrow. Therefore, in the semiconductor chip mounting apparatus, when the load when the semiconductor chip is thermocompression bonded onto the substrate (hereinafter referred to as “crimping load”) becomes larger than the assumed load, adjacent bumps contact each other. As a result, a short circuit between the terminals is generated. In addition, in the semiconductor chip mounting apparatus, when the load when the semiconductor chip is thermocompression bonded onto the substrate becomes smaller than the assumed load, the bump is not sufficiently thermocompression bonded to the terminal of the substrate, and the bump There is a possibility that poor conduction or insufficient strength may occur due to non-contact between the two terminals of the circuit board. Therefore, in a semiconductor chip mounting apparatus, it is necessary to control the crimping load on the semiconductor chip more accurately.
通常、実装装置のボンディングヘッドの先端には、バンプを加熱するためのヒータやそのヒータを冷却する冷却機構が設置されている。そのため、ボンディングヘッドには、ヒータの電気配線や冷却機構のためのエアーの配管等が取り付けられている。したがって、これらの配線や配管がボンディングヘッドの先端に力を与え、圧着荷重の誤差となる場合がある。この問題を解決するために、特許文献1では、基板側に配置されたロードセル等のセンサを用いて半導体チップに印加される圧着荷重を測定し、その測定した荷重が所定の圧着荷重になるように制御する実装装置が提案されている。 Usually, a heater for heating the bump and a cooling mechanism for cooling the heater are installed at the tip of the bonding head of the mounting apparatus. Therefore, the bonding head is provided with electric wiring for the heater, air piping for the cooling mechanism, and the like. Therefore, these wirings and pipes may exert a force on the tip of the bonding head, resulting in a crimping load error. In order to solve this problem, in Patent Document 1, a pressure load applied to a semiconductor chip is measured using a sensor such as a load cell disposed on the substrate side, and the measured load becomes a predetermined pressure load. There has been proposed a mounting apparatus that performs control.
しかしながら、配線や配管には弾性力があるため、領域毎に基板の厚さが異なると、配線や配管がボンディングヘッドの先端に与える力が変化する。したがって、特許文献1に記載の実装装置では、基板側に配置されたロードセル等のセンサでは、配線や配管がボンディングヘッドの先端に与える力(弾性力)による圧着荷重を正確に測定することができない。また、正確な測定を実施するには、ロードセル等のセンサの高さを可変させる機構を設ける必要があるが、設置場所やコスト増の問題がある。 However, since the wiring and piping have elasticity, if the thickness of the substrate varies from region to region, the force that the wiring and piping gives to the tip of the bonding head changes. Therefore, in the mounting apparatus described in Patent Document 1, a sensor such as a load cell arranged on the substrate side cannot accurately measure the pressure-bonding load caused by the force (elastic force) applied to the tip of the bonding head by wiring or piping. . In order to perform accurate measurement, it is necessary to provide a mechanism for changing the height of the sensor such as a load cell, but there are problems of installation location and cost increase.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、ボンディングヘッドに設けられた配線や配管が弾性力によりボンディングヘッドの先端に与える圧着荷重を既存の設備で測定することができる荷重補正装置、荷重補正方法、実装装置及び実装方法を提供することである。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to measure the crimping load applied to the tip of the bonding head by the elastic force of the wiring and piping provided in the bonding head with existing equipment. A load correction device, a load correction method, a mounting device, and a mounting method are provided.
本発明の一態様は、ピストンと前記ピストンに接続されたピストンロッドとを有するエアシリンダと、前記エアシリンダの上下に設けられたエアーを供給する加圧ポートと、前記ピストンロッドに接続され、半導体チップを吸着する吸着ヘッドと、を有し、前記加圧ポートから供給されるエアーにより前記ピストンに加わる圧力を調整することで、前記吸着ヘッドで吸着した半導体チップを所定の荷重値で基板上に実装する実装装置に用いられる荷重補正装置であって、前記実装装置に設けられた備品が前記吸着ヘッドに与える外力を算出し、算出した前記外力に基づいて前記所定の荷重値を補正する補正部を有する荷重補正装置である。 One aspect of the present invention is an air cylinder having a piston and a piston rod connected to the piston, a pressure port for supplying air provided above and below the air cylinder, and a semiconductor connected to the piston rod. An adsorption head for adsorbing the chip, and adjusting the pressure applied to the piston by the air supplied from the pressure port so that the semiconductor chip adsorbed by the adsorption head is placed on the substrate with a predetermined load value. A load correction device used in a mounting device to be mounted, wherein the correction unit calculates an external force applied to the suction head by equipment provided in the mounting device, and corrects the predetermined load value based on the calculated external force It is a load correction apparatus which has.
また、本発明の一態様は、上述の荷重補正装置であって、前記ピストンに加わる圧力を調整し、前記ピストンを一定速度で動作させる制御部と、前記ピストンを挟んで形成された前記エアシリンダの第1空気室及び第2空気室の圧力を取得する取得部とをさらに有し、前記補正部は、前記第1空気室の圧力、前記第2空気室の圧力、及び前記ピストンに加わる重力に基づいて前記外力を算出する。 Another aspect of the present invention is the load correction device described above, wherein the pressure applied to the piston is adjusted to operate the piston at a constant speed, and the air cylinder is formed across the piston. An acquisition unit that acquires the pressures of the first air chamber and the second air chamber, and the correction unit includes the pressure of the first air chamber, the pressure of the second air chamber, and the gravity applied to the piston. The external force is calculated based on
また、本発明の一態様は、ピストンと前記ピストンに接続されたピストンロッドとを有するエアシリンダと、前記エアシリンダの上下に設けられたエアーを供給する加圧ポートと、前記ピストンロッドに接続され、半導体チップを吸着する吸着ヘッドと、を有し、前記加圧ポートから供給されるエアーにより前記ピストンに加わる圧力を調整することで、前記吸着ヘッドで吸着した半導体チップを所定の荷重値で基板上に実装する実装装置に用いられる荷重補正方法であって、補正部が、前記実装装置に設けられた備品が前記吸着ヘッドに与える外力を算出し、算出した前記外力に基づいて前記所定の荷重値を補正する過程を有する荷重補正方法である。 One embodiment of the present invention is connected to an air cylinder having a piston and a piston rod connected to the piston, a pressure port for supplying air provided above and below the air cylinder, and the piston rod. And a suction head for sucking the semiconductor chip, and adjusting the pressure applied to the piston by the air supplied from the pressurizing port, whereby the semiconductor chip sucked by the suction head is a substrate with a predetermined load value A load correction method used for a mounting device mounted on the mounting device, wherein the correction unit calculates an external force that the fixture provided in the mounting device applies to the suction head, and the predetermined load is based on the calculated external force. A load correction method including a process of correcting a value.
また、本発明の一態様は、ピストンと前記ピストンに接続されたピストンロッドとを有するエアシリンダと、前記エアシリンダの上下に設けられたエアーを供給する加圧ポートと、前記ピストンロッドに接続され、半導体チップを吸着する吸着ヘッドと、を有し、前記加圧ポートから供給されるエアーにより前記ピストンに加わる圧力を調整することで、前記吸着ヘッドで吸着した半導体チップを所定の荷重値で基板上に実装する実装装置であって、前記実装装置に設けられた備品が前記吸着ヘッドに与える外力を算出し、算出した前記外力に基づいて前記所定の荷重値を補正する補正部を有する実装装置である。 One embodiment of the present invention is connected to an air cylinder having a piston and a piston rod connected to the piston, a pressure port for supplying air provided above and below the air cylinder, and the piston rod. And a suction head for sucking the semiconductor chip, and adjusting the pressure applied to the piston by the air supplied from the pressurizing port, whereby the semiconductor chip sucked by the suction head is a substrate with a predetermined load value A mounting apparatus mounted on the mounting apparatus, comprising: a correction unit that calculates an external force applied to the suction head by equipment provided in the mounting apparatus and corrects the predetermined load value based on the calculated external force It is.
また、本発明の一態様は、ピストンと前記ピストンに接続されたピストンロッドとを有するエアシリンダと、前記エアシリンダの上下に設けられたエアーを供給する加圧ポートと、前記ピストンロッドに接続され、半導体チップを吸着する吸着ヘッドと、を有し、前記加圧ポートから供給されるエアーにより前記ピストンに加わる圧力を調整することで、前記吸着ヘッドで吸着した半導体チップを所定の荷重値で基板上に実装する実装装置の実装方法であって、補正部が、前記実装装置に設けられた備品が前記吸着ヘッドに与える外力を算出し、算出した前記外力に基づいて前記所定の荷重値を補正する過程を有する実装方法である。 One embodiment of the present invention is connected to an air cylinder having a piston and a piston rod connected to the piston, a pressure port for supplying air provided above and below the air cylinder, and the piston rod. And a suction head for sucking the semiconductor chip, and adjusting the pressure applied to the piston by the air supplied from the pressurizing port, whereby the semiconductor chip sucked by the suction head is a substrate with a predetermined load value A mounting method of a mounting device to be mounted on, wherein the correction unit calculates an external force that the fixture provided in the mounting device applies to the suction head, and corrects the predetermined load value based on the calculated external force It is the mounting method which has the process to do.
以上説明したように、本発明によれば、ボンディングヘッドに設けられた配線や配管が弾性力によりボンディングヘッドの先端に与える圧着荷重を既存の設備で測定する荷重補正装置、荷重補正方法、実装装置及び実装方法を提供することができる。 As described above, according to the present invention, the load correction device, the load correction method, and the mounting device that measure the pressure-bonding load applied to the tip of the bonding head by the elastic force by the wiring and piping provided in the bonding head with the existing equipment. And an implementation method can be provided.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の図面においては、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。図1は、本発明の一実施形態としての実装装置100の構成例を説明するための模式図である。図1に示した実装装置100は、ICチップ4(半導体チップ)を回路基板8に実装するための装置である。実装装置100は、信号処理部1、モーションコントローラ61、ポンプ50、流量調整バルブ52、流量調整バルブ53、移動部6、チップカメラ2、ズームレンズ33、基板ステージ7、固定台7a、プレースカメラ10等を備えている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following drawings, the scale of each member is appropriately changed to make each member a recognizable size. FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a configuration example of a
信号処理部(荷重補正装置)1は、実装処理機能及び荷重補正機能を備えている。実装処理機能は、ボンディングヘッド(吸着ヘッド5)でICチップ4を吸着し、吸着したICチップ4を回路基板8に実装する(実装処理)機能である。その際、実装装置100は、ボンディングヘッドに設けられたヒータで半導体チップの裏面にあるバンプを加熱溶解し、所定の荷重(以下、「圧着荷重」という。)で基板上に熱圧着させる。したがって、実装処理を実施する場合には、信号処理部1は、チップカメラ2及びプレースカメラ10から取得した各画像信号に対して所定の認識処理を行い、その認識処理の結果やICチップ4や回路基板8の設計情報等に応じてモーションコントローラ61等を制御する。荷重補正機能は、ICチップ4を回路基板8に熱圧着するとき、ICチップ4に印加される圧着荷重を補正する(荷重補正処理)機能である。通常、実装装置100は、予め設定された圧着荷重(設定荷重)でICチップ4を回路基板8に実装する。しかし、実装装置100の吸着ヘッド5に設けられたヒータの電気配線や冷却機構のためのエアーの配管(備品)の弾性力等の外力(備品による外力)により、実際にICチップ4に印加される圧着荷重に対して、電気配線やエアーの配管の弾性力による荷重が付与されて設定荷重からはずれる場合がある。圧着荷重が設定荷重よりも大きくなった場合、ICチップ4の裏面に設けられた隣接するバンプ同士が接触してしまい、隣接するバンプ同士がショートしてしまう可能性がある。また、圧着荷重が設定荷重よりも小さくなった場合、バンプが十分に回路基板8上の端子に対して熱圧着されず、バンプと端子との非接触による導通不良や強度不足が発生する可能性がある。そのため、信号処理部1は、ヒータの電気配線や冷却機構のためのエアーの配管の弾性力等の外乱により吸着ヘッド5に加わる力(以下、「外乱外力」という。)を測定し、測定した外乱外力に基づいて設定荷重を補正する。したがって、信号処理部1は、外乱外力を正確に測定するために、外乱外力以外の外力が吸着ヘッド5に加わっていない状態、すなわち実装処理する前に、荷重補正処理を実施する。なお、回路基板8の厚みは常に一定ではない、すわわち、ICチップ4を回路基板に実装する高さは常に一定ではない。したがって、設定荷重は、実装する高さ毎に予め設定されている。
The signal processing unit (load correction device) 1 has a mounting processing function and a load correction function. The mounting process function is a function of sucking the
信号処理部1は、ケーブル41を介してモーションコントローラ61と接続されている。また、信号処理部1は、ケーブル42を介してチップカメラ2と接続されている。また、信号処理部1は、ケーブル43を介してプレースカメラ10と接続されている。そして、信号処理部1は、ケーブル44を介してズームレンズ33と接続されている。信号処理部1は、流量調整バルブ52及び流量調整バルブ53に接続されている。
The signal processing unit 1 is connected to the
モーションコントローラ61は、モータ等を用いた駆動機構を有して構成されていて、信号処理部1の指示に従って、移動部6を矢印または丸印で示したXYZの各軸方向に移動させるとともに、ZY平面上で向きθを変化させる。また、すなわち、移動部6は、図に向かって奥行前後方向(X方向)、左右方向(Y方向)、上下方向(Z方向)に所定の長さ移動可能であるとともに、吸着ヘッド5の向きθを所定の角度の範囲で変化させることが可能である。なお、X軸の正の向きは奥から手前への向きであり、Y及びZ軸の正の向きは矢印の向きである。
The
ポンプ50は、ICチップ4を回路基板8に実装する際に必要に応じて移動部6に流体としての空気を注入もしくは排出する。
流量調整バルブ52は、配管54に接続されている。流量調整バルブ52は、信号処理部1からの制御信号に基づいて、ポンプ50から配管54を介して移動部6に供給される空気の量を調整する。流量調整バルブ53は、配管55に接続されている。流量調整バルブ53は、信号処理部1からの制御信号に基づいて、ポンプ50から配管55を介して移動部6に供給される空気の量を調整する。
When the
The flow
図2は、本実施形態における移動部6の構成例を示す図である。
移動部6は、昇降部700及び吸着ヘッド5を備えている。
昇降部700は、エアシリンダ70、ピストン74、ピストンロッド80、第1圧力測定部71、第2圧力測定部72、位置測定部73及び電源部78を備えている。
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of the moving
The moving
The elevating
エアシリンダ70は、円筒状に形成されている。エアシリンダ70は、加圧ポート76、加圧ポート77及びエアベアリング90を備えている。
加圧ポート76は、配管55に接続されており、ポンプ50から供給された空気を第1空気室701に供給する。したがって、配管55は、第1空気室701と加圧ポート76を介して連結している。
加圧ポート77は、配管54に接続されており、ポンプ50から供給された空気を第2空気室702に供給する。したがって、配管54は、第2空気室702と加圧ポート77を介して連結している。これにより、第1空気室701及び第2空気室702の圧力差により、エアシリンダ70の内部にあるピストン74は、±Z方向に往復動することができる。
The
The
The
エアベアリング90は、ピストン74を空気の圧力差(静圧)により極めて低い摺動抵抗にて±Z方向に摺動する。すなわち、ピストン74は、エアベアリング90により摩擦を発生させることなく、加圧ポート76と加圧ポート77とからのエア圧制御により、第1空気室701と第2空気室702との圧力差に基づいて±Z方向に摺動する。したがって、例えば第1空気室701の圧力が第2空気室702の圧力より高い場合、ピストン74は、−Z方向に摺動する。一方、第1空気室701の圧力が第2空気室702の圧力より低い場合、ピストン74は、+Z方向に摺動する。なお、ピストン74は、エアシリンダ70の位置Z1から位置Z2までの間を摺動することができる。
The
ピストンロッド80は、一端がピストン74の移動方向(±Z方向)に対して平行に搭載されており、他端に吸着ヘッド5が設けられている。
One end of the
第1圧力測定部71は、第1空気室701の内壁に設けられている。第1圧力測定部71は、第1空気室701内の圧力P1を一定周期毎に測定する。第1圧力測定部71は、測定した第1空気室701内の圧力P1を信号処理部1に出力する。
The first
第2圧力測定部72は、第2空気室702の内壁に設けられている。第2圧力測定部72は、第2空気室702内の圧力P2を一定周期毎に測定する。第2圧力測定部72は、測定した第2空気室702内の圧力P2を信号処理部1に出力する。
The second
位置測定部73は、ピストン74の位置Zを一定周期毎に測定する。位置Zは、上限が位置Z1であり、下限が位置Z2である。位置測定部73は、測定したピストン74の位置Zを信号処理部1に出力する。
The
吸着ヘッド5は、ヒータ部56及び吸着部57を備えている。
ヒータ部56は、配線79を介して電源部78に接続されている。ヒータ部56は、電源部78から電力が供給される(通電される)ことで発熱する。例えば、ヒータ部56は、セラミックス製のパルスヒータである。
電源部78は、信号処理部1から供給される制御信号に基づいて、ヒータ部56に電力を供給する。
The
The
The
吸着部57は、ピストンロッド80の先端部分に設けられている。吸着部57は、IC(Integrated Circuit)チップ4を吸着する。図1では、1つの移動部6の、チップカセット3からICチップ4を吸着して持ち上げた状態(左側の移動部6)、チップカメラ2の上を通過している状態(中央の移動部6)、及び、回路基板8上に移動した状態(右側の移動部6)を同時に示している。チップカセット3、チップカメラ2、回路基板8、プレースカメラ10等は、図1に示したような位置関係を有して配置されている。
The
図1に戻り、吸着部57は、例えば多孔質金属からなる吸着面5aを有して構成されている。吸着ヘッド5は、負圧を利用して吸着面5aにICチップ4を付着する。また、吸着部57は、回路基板8にICチップ4を載せた状態でヒータ部56により加熱され、ICチップ4が有する複数の半田バンプを回路基板8上の所定の接点に熱圧着する。なお、吸着面5aには、ICチップ4の付着状態を認識する際の基準となるマークが記されている。
Returning to FIG. 1, the
チップカセット3は、複数のICチップ4を収納する容器である。チップカセット3は、上面(すなわち+Z軸の向き)が開放されている。
The
ICチップ4は、半導体集積回路チップである。本実施形態において、ICチップ4は、いわゆるWLCSP(Wafer Level Chip Size(またはScale) Package)と呼ばれる構造を有している。ICチップ4の裏面(図の下向きの面、すなわち吸着部57が付着する面の反対側の面)には、複数の半田バンプが形成されている。ICチップ4は、チップカセット3に収納された状態から、吸着部57に吸着され、Z方向上側に向かって持ち上げられる。そして、ICチップ4は、その状態で、チップカメラ2の上部を通過した後、回路基板8の上部へと搬送される。
The
回路基板8は、基板ステージ7上に載せられている。基板ステージ7は、固定台7aにZY方向に微調整可能に支持されている。
The
プレースカメラ10は、回路基板8を撮像するカメラである。信号処理部1は、プレースカメラ10から取得した画像信号に基づき、ICチップ4との接続部周辺に対する位置認識処理等を行って、回路基板8の所定の基準からの位置ずれや角度ずれ量を算出する。
The
チップカメラ2は、吸着ヘッド5に付着されて移動中のICチップ4の画像を撮像し、撮像した画像信号を信号処理部1に対して出力する。このチップカメラ2は、チップカセット3の設置場所と回路基板8の設置場所との間の所定の位置に設けられている。チップカメラ2は、ズームレンズ33を介して、ICチップ4の裏面を撮像する。ズームレンズ33は、複数のレンズとレンズの移動機構とを有し、レンズ群の焦点距離を一定の範囲で任意に変化させることができ、かつ焦点面を移動させない(すなわちピントをずらさない)レンズ群である。ズームレンズ33は焦点距離を外部から入力された所定の制御信号に応じて可変する。信号処理部1は、所定の制御信号をケーブル44を介して送信することでこのズームレンズ33の焦点距離(すなわちチップカメラ2の撮像倍率)を変化させる。なお、チップカメラ2とズームレンズ33とを分離した形で示しているが、チップカメラ2とズームレンズ33とは一体として構成されていてもよい。
The
次に、図3を用いて、本実施形態における信号処理部1の荷重補正機能について説明する。図3は、本実施形態における信号処理部1の構成例を示す図である。 Next, the load correction function of the signal processing unit 1 in this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of the signal processing unit 1 in the present embodiment.
信号処理部1は、流量制御部12、取得部13、補正部14及び記憶部15を備えている。
流量制御部12は、荷重補正処理をする際、ピストン74を位置Z1に移動させ、一定速度でピストン74をエアシリンダ70の位置Z1から位置Z2まで摺動させる。したがって、流量制御部12は、第1空気室701の圧力P1と第2空気室702の圧力P2との間で圧力差が発生するように流量調整バルブ52及び流量調整バルブ53に制御信号を出力する。
The signal processing unit 1 includes a flow
When performing the load correction process, the
取得部13は、一定速度でピストン74がエアシリンダ70の位置Z1から位置Z2まで摺動している間、第1圧力測定部71から圧力P1を取得する。取得部13は、一定速度でピストン74がエアシリンダ70の位置Z1から位置Z2まで摺動している間、第2圧力測定部72から圧力P2を取得する。取得部13は、一定速度で摺動するピストン74の位置Zを位置測定部73から取得する。すなわち、取得部13は、位置Z1から位置Z2の間をn個のΔZ毎に分割し、そのΔ毎に圧力P1と圧力P2とを取得する。
The
図4は、本実施形態の補正部14の機能を説明するための図である。
補正部14は、荷重算出部141及び荷重補正部142を備えている。
荷重算出部141は、取得部13で取得した圧力P1及び圧力P2からピストン74に加わる力Fを算出する。まず、荷重算出部141は、(1)式により、ピストン74に加えられる−Z方向の力F1を算出する。
F1=P1×A1 …(1)
FIG. 4 is a diagram for explaining the function of the correction unit 14 of the present embodiment.
The correction unit 14 includes a
The
F1 = P1 × A1 (1)
なお、A1は、ピストン74の表面積であり、予め記憶部15に記憶されている。したがって、荷重算出部141は、圧力P1に表面積A1を乗算することで力F1を算出する。
A1 is the surface area of the
次に、荷重算出部141は、(2)式により、ピストン74に加えられる+Z方向の力F2を算出する。すなわち、荷重算出部141は、圧力P2に表面積A1を乗算することで力F2を算出する。
F2=P2×A1 …(2)
Next, the
F2 = P2 × A1 (2)
荷重算出部141は、(1)式及び(2)式で算出した力F1及び力F2を用いて、(3)式によりピストン74に加わる力Fを算出する。
F=F1−F2−(m×g) …(3)
The
F = F1-F2- (mxg) (3)
mはピストン74の質量、gは重力加速度である。したがって、荷重算出部141は、力F1から力F2とピストン74にかかる重力とを減算することでピストン74に加わる力Fを算出する。なお、ピストン74にかかる重力は、ピストンの質量mに重力加速度gを乗算した値(m×g)である。
m is the mass of the
ここで、ピストン74は、一定速度で位置Z1から位置Z2まで摺動する(すなわち等速直線運動する)ため、F1=F2+(m×g)となる。したがって、例えば、吸着ヘッド5にヒータの電気配線や冷却機構のためのエアーの配管が接続されていない(吸着ヘッド5に外乱外力が加わっていない)場合、ピストン74に加わる力Fは、0(ゼロ)となる。これは、等速直線運動によるピストン74に加わる力の発生はないことを示している。一方、吸着ヘッド5にヒータの電気配線や冷却機構のためのエアーの配管が接続されている(吸着ヘッド5に外乱外力が加わっている)場合、ピストン74に加わる力Fは、0(ゼロ)ではない。ただし、上述したように、等速直線運動によるピストン74に加わる力の発生はないため、(3)式を用いて算出したピストン74に加わる力Fは、外乱外力である。荷重算出部141は、位置Z1から位置Z2の間をn個のΔZ毎に分割し、そのΔ毎にピストン74に加わる力Fを内部荷重換算値として荷重補正部142に出力する。
Here, since the
荷重補正部142は、取得部13で取得した位置Zと、その位置Zに対応した内部荷重換算値を記憶部15に記憶させる。また、荷重補正部142は、実装する高さに対応する位置Zの内部荷重換算値を、その実装する高さの設定荷重から減算した値を新たな設定荷重として記憶部15に記憶させる。
The
次に、本実施形態における荷重補正処理の動作例について説明する。図5は、本実施形態の信号処理部1の荷重補正処理の動作の流れを示したフローチャートである。 Next, an operation example of the load correction process in the present embodiment will be described. FIG. 5 is a flowchart showing a flow of operation of the load correction process of the signal processing unit 1 of the present embodiment.
ステップS101において、流量制御部12は、流量調整バルブ52及び流量調整バルブ53に制御信号を出力し、ピストン74を位置Z1に移動させる。
ステップS102において、流量制御部12は、一定速度でピストン74をエアシリンダ70の位置Z1から位置Z2まで摺動させる。したがって、流量制御部12は、流量調整バルブ53に制御信号を出力し、第1空気室701の圧力P1に空気圧を注入する。これにより、第2空気室702の圧力P2との間で圧力差が発生し、ピストン74は、一定速度で下降する。
In step S101, the flow
In step S102, the
ステップS103において、取得部13は、一定速度で摺動するピストン74の位置Zを位置測定部73から取得する。取得部13は、位置Z毎に第1圧力測定部71から圧力P1を取得する。取得部13は、位置Z毎に第2圧力測定部72から圧力P2を取得する。
In step S <b> 103, the
ステップS104において、ピストン74が位置Z2まで到達すると、流量制御部12は、流量調整バルブ52及び流量調整バルブ53に制御信号を出力することを停止し、ピストン74の下降動作を停止する。
In step S104, when the
ステップS105において、荷重算出部141は、取得部13で取得した圧力P1及び圧力P2からピストン74に加わる力Fを位置Z毎に算出する。荷重算出部141は、(1)式により、圧力P1に表面積A1を乗算することで力F1を算出する。
次に、荷重算出部141は、(2)式により、圧力P2に表面積A1を乗算することで力F2を算出する。
In step S105, the
Next, the
ステップS106において、荷重算出部141は、(1)式及び(2)式で算出した力F1及び力F2を用いて、(3)式により、力F1から力F2とピストン74にかかる重力とを減算することでピストン74に加わる力Fである内部荷重換算値を位置Z毎に算出する。荷重算出部141は、算出した内部荷重換算値を荷重補正部142に出力する。
In step S106, the
ステップS107において、荷重補正部142は、荷重算出部141から供給された内部荷重換算値を位置Z毎に対応づけて記憶部15に記憶させる。
In step S <b> 107, the
以上のように、本実施形態では、信号処理部1は、ピストン74を位置Z1からZ2まで一定速度で動作させ、そのときの第1空気室701及び第2空気室702の圧力P1、P2を算出する。そして、信号処理部1は、その算出した圧力P1及びP2に基づいて位置Z毎に発生する外乱外力を算出する。これにより、ロードセル等のセンサを用いることなく、既存の設備で配線や配管による弾性力等の外乱外力(内部荷重換算値)を測定することができる。また、上記配線や配管の取り回しが変化した場合であっても、すぐに内部荷重換算値である外乱外力を算出することができる。
また、本実施形態の実装装置100は、荷重補正処理で補正された設定荷重を用いて実装処理することで、外乱外力の影響を受けることなく所定の圧着荷重でICチップ4を回路基板8に実装することができる。したがって、回路基板8において、隣接したバンプ同士の接触や、バンプが十分に熱圧着されず、バンプと端子との非接触による導通不良や強度不足を抑制することができる。
As described above, in the present embodiment, the signal processing unit 1 operates the
Further, the mounting
以上述べた実施形態は全て本発明の実施形態を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様および変更態様で実施することができる。 The above-described embodiments are all illustrative of the embodiments of the present invention and are not limited to the embodiments, and the present invention can be implemented in various other modifications and changes.
本実施形態において、信号処理部1は、ピストン74の下降を停止した後で、内部荷重換算値を算出したが、これに限定されない。例えば、信号処理部1は、ピストン74が下降中に内部荷重換算値を算出し、算出した内部荷重換算値を記憶部15に記憶してもよい。
In the present embodiment, the signal processing unit 1 calculates the internal load converted value after stopping the lowering of the
1…信号処理部(荷重補正装置)、2…チップカメラ、3…チップカセット、4…ICチップ(認識対象物)、5…吸着ヘッド、6…移動部、7…基板ステージ、8…回路基板、12…流量制御部、13…取得部、14…補正部、15…記憶部、50…ポンプ、52、53…流量調整バルブ、70…エアシリンダ、72…第2圧力測定部、73…位置測定部、76、77…加圧ポート、78…電源部、100…実装装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Signal processing part (load correction apparatus), 2 ... Chip camera, 3 ... Chip cassette, 4 ... IC chip (recognition target object), 5 ... Adsorption head, 6 ... Moving part, 7 ... Substrate stage, 8 ... Circuit board , 12 ... Flow rate control unit, 13 ... Acquisition unit, 14 ... Correction unit, 15 ... Storage unit, 50 ... Pump, 52, 53 ... Flow rate adjustment valve, 70 ... Air cylinder, 72 ... Second pressure measurement unit, 73 ...
Claims (5)
前記エアシリンダの上下に設けられたエアーを供給する加圧ポートと、
前記ピストンロッドに接続され、半導体チップを吸着する吸着ヘッドと、
を有し、前記加圧ポートから供給されるエアーにより前記ピストンに加わる圧力を調整することで、前記吸着ヘッドで吸着した半導体チップを所定の荷重値で基板上に実装する実装装置に用いられる荷重補正装置であって、
前記実装装置に設けられた備品が前記吸着ヘッドに与える外力を算出し、算出した前記外力に基づいて前記所定の荷重値を補正する補正部を有する荷重補正装置。 An air cylinder having a piston and a piston rod connected to the piston;
A pressure port for supplying air provided above and below the air cylinder;
A suction head connected to the piston rod and sucking a semiconductor chip;
And adjusting the pressure applied to the piston by the air supplied from the pressurizing port, thereby using a load used for a mounting apparatus for mounting the semiconductor chip adsorbed by the adsorption head on the substrate with a predetermined load value A correction device,
A load correction apparatus comprising: a correction unit that calculates an external force applied to the suction head by equipment provided in the mounting apparatus, and corrects the predetermined load value based on the calculated external force.
前記ピストンを挟んで形成された前記エアシリンダの第1空気室及び第2空気室の圧力を取得する取得部とをさらに有し、
前記補正部は、前記第1空気室の圧力、前記第2空気室の圧力、及び前記ピストンに加わる重力に基づいて前記外力を算出する請求項1に記載の荷重補正装置。 A controller that adjusts the pressure applied to the piston and operates the piston at a constant speed;
An acquisition unit for acquiring pressures of the first air chamber and the second air chamber of the air cylinder formed with the piston interposed therebetween;
2. The load correction device according to claim 1, wherein the correction unit calculates the external force based on pressure of the first air chamber, pressure of the second air chamber, and gravity applied to the piston.
前記エアシリンダの上下に設けられたエアーを供給する加圧ポートと、
前記ピストンロッドに接続され、半導体チップを吸着する吸着ヘッドと、
を有し、前記加圧ポートから供給されるエアーにより前記ピストンに加わる圧力を調整することで、前記吸着ヘッドで吸着した半導体チップを所定の荷重値で基板上に実装する実装装置に用いられる荷重補正方法であって、
補正部が、前記実装装置に設けられた備品が前記吸着ヘッドに与える外力を算出し、算出した前記外力に基づいて前記所定の荷重値を補正する過程を有する荷重補正方法。 An air cylinder having a piston and a piston rod connected to the piston;
A pressure port for supplying air provided above and below the air cylinder;
A suction head connected to the piston rod and sucking a semiconductor chip;
And adjusting the pressure applied to the piston by the air supplied from the pressurizing port, thereby using a load used for a mounting apparatus for mounting the semiconductor chip adsorbed by the adsorption head on the substrate with a predetermined load value A correction method,
A load correction method comprising: a correction unit calculating an external force applied to the suction head by fixtures provided in the mounting apparatus, and correcting the predetermined load value based on the calculated external force.
前記エアシリンダの上下に設けられたエアーを供給する加圧ポートと、
前記ピストンロッドに接続され、半導体チップを吸着する吸着ヘッドと、
を有し、前記加圧ポートから供給されるエアーにより前記ピストンに加わる圧力を調整することで、前記吸着ヘッドで吸着した半導体チップを所定の荷重値で基板上に実装する実装装置であって、
前記実装装置に設けられた備品が前記吸着ヘッドに与える外力を算出し、算出した前記外力に基づいて前記所定の荷重値を補正する補正部を有する実装装置。 An air cylinder having a piston and a piston rod connected to the piston;
A pressure port for supplying air provided above and below the air cylinder;
A suction head connected to the piston rod and sucking a semiconductor chip;
And mounting the semiconductor chip adsorbed by the adsorption head on the substrate with a predetermined load value by adjusting the pressure applied to the piston by the air supplied from the pressure port,
The mounting apparatus which has the correction | amendment part which calculates the external force which the fixture provided in the said mounting apparatus gives to the said suction head, and correct | amends the said predetermined load value based on the calculated said external force.
前記エアシリンダの上下に設けられたエアーを供給する加圧ポートと、
前記ピストンロッドに接続され、半導体チップを吸着する吸着ヘッドと、
を有し、前記加圧ポートから供給されるエアーにより前記ピストンに加わる圧力を調整することで、前記吸着ヘッドで吸着した半導体チップを所定の荷重値で基板上に実装する実装装置の実装方法であって、
補正部が、前記実装装置に設けられた備品が前記吸着ヘッドに与える外力を算出し、算出した前記外力に基づいて前記所定の荷重値を補正する過程を有する実装方法。 An air cylinder having a piston and a piston rod connected to the piston;
A pressure port for supplying air provided above and below the air cylinder;
A suction head connected to the piston rod and sucking a semiconductor chip;
The mounting method of the mounting apparatus for mounting the semiconductor chip sucked by the suction head on the substrate with a predetermined load value by adjusting the pressure applied to the piston by the air supplied from the pressure port There,
A mounting method including a step of a correction unit calculating an external force applied to the suction head by fixtures provided in the mounting apparatus, and correcting the predetermined load value based on the calculated external force.
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